铝合金包层材料及其制造方法、以及使用该铝合金包层材料的热交换器的制造方法_2

文档序号:9620374阅读:来源:国知局
牲阳极材料的结晶粒径为60 μ m以上,
[0052] 在上述芯材的沿着乳制方向的剖面上,将板厚方向的结晶粒径设为Rl ( μπι)、乳制 方向的结晶粒径设为R2( μπι)时,R1/R2为0. 30以下。
[0053] 本发明的发明14为:在发明13中,上述焊料由还含有选自Zn :0. 50~ 8. OOmass %、Cu :0. 05 ~I. 50mass %、Mn :0. 05 ~2. OOmass %、Ti :0. 05 ~0. 30mass %、 Zr :0. 05 ~0. 30mass %、Cr :0. 05 ~0. 30mass %、V :0. 05 ~0. 30mass %、Na :0.0 Ol ~ 0· 050mass%和Sr :0· 001~0· 050mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0054] 本发明的发明15为:在发明13或14中,上述芯材由还含有选自Cu :0.05~ I. 50mass%、Mg :0· 05 ~0· 50mass%、Ti :0· 05 ~0· 30mass%、Zr :0· 05 ~0· 30mass%、Cr : 0· 05~0· 30mass%和V :0· 05~0· 30mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0055] 本发明的发明16为:在发明13~15的任一项中,上述牺牲阳极材料由还含有选 自 Ni :0· 05 ~2. OOmass%、Mn :0· 05 ~2. OOmass%、Mg :0· 05 ~3. OOmass%、Ti :0· 05 ~ 0· 30mass %、Zr :0· 05 ~0· 30mass %、Cr :0· 05 ~0· 30mass %和 V :0· 05 ~0· 30mass % 中 的1种或2种以上的铝合金构成。
[0056] 本发明的发明17为:在发明13~16的任一项中,上述中间层材料由还含有选 自 Mn :0· 05 ~2. OOmass%、Cu :0· 05 ~I. 50mass%、Ti :0· 05 ~0· 30mass%、Zr :0· 05 ~ 0· 30mass%、Cr :0· 05 ~0· 30mass%和 V :0· 05 ~0· 30mass% 中的 1 种或 2 种以上的铝合 金构成。
[0057] 本发明的发明18为一种铝合金包层材料的制造方法,其用于制造发明1~3中的 任一项所述的铝合金包层材料,该制造方法的特征在于,包括:分别铸造上述芯材用的铝合 金和牺牲阳极材料用的铝合金的工序;将铸造得到的牺牲阳极材料铸块热乳至规定厚度的 热乳工序;在芯材铸块的至少一个表面上包层已制成规定厚度的牺牲阳极材料,制成包层 材料的包层工序;对包层材料进行热乳的包层热乳工序;对热乳后的包层材料进行冷乳的 冷乳工序;和在冷乳工序的中途和冷乳工序之后的一者或两者时,对包层材料进行退火的 1次以上的退火工序,
[0058] 在上述包层热乳工序中,乳制开始温度为400~520°C,将包层材料的温度为 200~400°C期间1道次的压下率为30%以上的乳制道次限制在5次以下,
[0059] 在上述退火工序中,包层材料以200~560°C保持1~10小时。
[0060] 本发明的发明19为一种铝合金包层材料的制造方法,其用于制造发明4~7中的 任一项所述的铝合金包层材料,该制造方法的特征在于,包括:分别铸造上述芯材用的铝合 金、牺牲阳极材料用的铝合金和焊料用的铝合金的工序;将铸造得到的牺牲阳极材料铸块 和焊料铸块分别热乳至规定厚度的热乳工序;在芯材铸块的一个表面上包层已制成规定厚 度的牺牲阳极材料,在另一个表面上包层已制成规定厚度的焊料,制成包层材料的包层工 序;对包层材料进行热乳的包层热乳工序;对热乳后的包层材料进行冷乳的冷乳工序;和 在冷乳工序的中途和冷乳工序之后的一者或两者时,对包层材料进行退火的1次以上的退 火工序,
[0061] 在上述包层热乳工序中,乳制开始温度为400~520°C,将包层材料的温度为 200~400°C期间1道次的压下率为30%以上的乳制道次限制在5次以下,
[0062] 在上述退火工序中,包层材料以200~560°C保持1~10小时。
[0063] 本发明的发明20为一种铝合金包层材料的制造方法,其用于制造发明8~17中 的任一项所述的铝合金包层材料,该制造方法的特征在于,包括:分别铸造上述芯材用的铝 合金、中间层材料用的铝合金、焊料用的铝合金和牺牲阳极材料用的铝合金的工序;将铸造 得到的中间层材料铸块、焊料铸块和牺牲阳极材料铸块分别热乳至规定厚度的热乳工序; 在芯材铸块的一个表面上包层已制成规定厚度的中间层材料,在该中间层材料的非芯材侧 的表面上包层已制成规定厚度的焊料,在该芯材铸块的另一个表面上包层已制成规定厚度 的牺牲阳极材料,制成包层材料的包层工序;对包层材料进行热乳的包层热乳工序;对热 乳后的包层材料进行冷乳的冷乳工序;和在冷乳工序的中途和冷乳工序之后的一者或两者 时,对包层材料进行退火的1次以上的退火工序,
[0064] 在上述包层热乳工序中,乳制开始温度为400~520°C,将包层材料的温度为 200~400°C期间1道次的压下率为30%以上的乳制道次限制在5次以下,
[0065] 在上述退火工序中,包层材料以200~560°C保持1~10小时。
[0066] 本发明的发明21为一种热交换器,其特征在于,使用了发明1~17中任一项所述 的铝合金包层材料,钎焊加热后上述牺牲阳极材料的结晶粒径为IOOym以上。
[0067] 发明的效果
[0068] 本发明的铝合金包层材料例如在作为热交换器的管材使用时,即使管的形状复杂 也能够良好地成型,而且在钎焊加热后,牺牲阳极材料具有优异的耐腐蚀性。而且,本发明 的铝合金包层材料的耐侵蚀性等钎焊性也优异,并且从轻量性和良好的导热性的观点考 虑,可以适合作为汽车用等的热交换器的流路形成部件使用。
【附图说明】
[0069] 图1是表示在牺牲阳极材料的乳制面上被晶界包围的晶粒的示意图。
[0070] 图2是表示芯材的沿着乳制方向的剖面上的板厚方向的结晶粒径Rl和乳制方向 的结晶粒径R2的不意图。
[0071] 图3是对具有纤维状组织的芯材进行阳极氧化处理时的沿着乳制方向的剖面的 偏光显微镜照片。
[0072] 符号说明
[0073] Rl :沿着乳制方向的芯材剖面上的板厚方向的结晶粒径
[0074] R2 :沿着乳制方向的芯材剖面上的乳制方向的结晶粒径
【具体实施方式】
[0075] 对于本发明的铝合金包层材料及其制造方法、以及使用了该铝合金包层材料的热 交换器的优选实施方式详细地进行说明。
[0076] 1.铝合金包层材料
[0077] 本发明的铝合金包层材料以芯材和牺牲阳极材料为必须构件,以焊料和中间层材 料为附加的构件。这里,通过适当控制芯材的成分和金属组织,能够发挥优异的成型性,通 过适当控制牺牲阳极材料的成分和金属组织,能够发挥优异的耐腐蚀性。
[0078] 本发明的铝合金包层材料的构成上的第一方案为具备芯材和包层在该芯材的至 少一个表面上的牺牲阳极材料的方案,具体而言,包括芯材的两个表面上包层有牺牲阳极 材料的情况、和一个表面上包层有牺牲阳极材料而另一个表面上什么也不包层的情况。例 如,在热交换器中使用具备焊料的包层翅片,在管的造管时采用焊接这样的情况等情况下, 可以在芯材的非牺牲阳极材料侧的表面上什么都不包层。接着,第二方案为具备芯材、包层 在该芯材的一个表面上的牺牲阳极材料和包层在另一个表面上的焊料的方案。该方案例如 在通过钎焊进行管的造管、或使用不具备焊料的裸翅片的情况下,在芯材的非牺牲阳极材 料侧的表面上包层有焊料。此外,第三方案为具备芯材、包层在该芯材的一个表面上的中间 层材料、包层在该中间层材料的非芯材侧的表面上的焊料和包层在芯材的另一个表面(非 中间层材料侧的表面)上的牺牲阳极材料的方案。在该第三方案中,根据芯材和中间层材 料的合金组成的差别,分为第一方式和第二方式两种方式。此外,该第三方案通过在芯材与 焊料之间包层中间层材料使用,实现更进一步的牺牲防腐蚀效果和钎焊性降低的缓解。
[0079] 以下,对上述芯材、牺牲阳极材料、焊料和中间层材料的成分进行说明。
[0080] 2.芯材
[0081] 第一方案、第二方案和第三方案的第二方式中的芯材使用含有Si :0.05~ 1. 50mass% (以下,简记为" %")、Fe :0· 05 ~2. 00%、Mn :0· 50 ~2. 00%作为必须元素、 剩余部分由Al和不可避免的杂质的铝合金。
[0082] 另外,第一方案、第二方案和第三方案的第二方式中的芯材中,可以使用除了含 有上述必须元素以外,还含有选自Cu :0.05~1.50%、Mg :0.05~0.50%、Ti :0.05~ 0· 30%、Zr :0· 05 ~0· 30%、Cr :0· 05 ~0· 30%和 V :0· 05 ~0· 30% 中的 1 种或 2 种以上 作为选择性的添加元素的铝合金。
[0083] 另外,除了含有上述必须元素和选择性的添加元素以外,还可以含有分别在 0. 05%以下、整体为0. 15%的不可避免的杂质。
[0084] 本发明的芯材所使用的铝合金适合使用JIS 3000系合金,例如JIS3003合金等的 Al - Mn系合金。以下,对各成分进行说明。
[0085] Si :
[0086] Si与Fe、Mn -起形成Al - Fe - Mn - Si系的金属间化合物,通过分散强化使芯 材的强度提高,或者在铝母相中固溶,通过固溶强化使芯材的强度提高。Si含量为0. 05~ 1.50%。低于0.05%时,必须使用高纯度铝基体金属,成本升高。而当超过1.50%时,芯材 的熔点降低,钎焊时芯材熔融的可能性增大。Si的优选含量为0. 10~1. 20%。
[0087] Fe :
[0088] Fe与Si、Mn -起形成Al - Fe - Mn - Si系的金属间化合物,通过分散强化使芯 材的强度提高。Fe的含量为0.05~2. 00%。低于0.05%时,必须使用高纯度铝基体金属, 成本升高。而如果超过2.00%,则在铸造时容易形成巨大金属间化合物,使塑性加工性降 低。Fe的优选含量为0. 10~1. 50 %。
[0089] Mn :
[0090] Mn与Si、Fe -起形成Al - Fe - Mn - Si系的金属间化合物,通过分散强化使芯 材的强度提高,或者在铝母相中固溶,通过固溶强化使芯材的强度提高。Mn含量为0. 50~ 2. 00 %。低于0. 50 %时,上述效果不充分,当超过2. 00 %时,在铸造时容易形成巨大金属间 化合物,使塑性加工性降低。Mn的优选含量为0. 80~1. 80%。
[0091] Cu:
[0092] Cu由于通过固溶强化使芯材的强度提高,所以也可以含有。Cu含量为0.05~ 1. 50%。低于0. 05 %时,上述效果不充分,当超过1. 50 %时,铸造时铝合金发生破裂的可能 性增大。Cu的优选含量为0. 30~1. 00%。
[0093] Mg :
[0094] Mg由于通过Mg2Si的析出使芯材的强度提高,所以也可以含有。Mg含量为0. 05~ 0. 50%。低于0. 05 %时,上述效果不充分,当超过0. 50 %时,由于焊剂的劣化等而使得钎焊 困难。Mg的优选含量为0. 10~0. 40%。
[0095] Ti :
[0096] Ti由于通过固溶强化使芯材的强度提高,所以也可以含有。Ti含量为0.05~ 0.30%。低于0.05%时,上述效果不充分。当超过0.30%时,容易形成巨大金属间化合物, 使塑性加工性降低。Ti的优选含量为0. 10~0. 20%。
[0097] Zr :
[0098] Zr由于具有通过固溶强化使芯材的强度提高、并且使Al - Zr系的金属间化合物 析出而使钎焊加热后的晶粒粗大化的作用,所以也可以含有。Zr含量为0. 05~0. 30%。低 于0. 05%时,得不到上述效果。而当超过0. 30%时,容易形成巨大金属间化合物,使塑性加 工性降低。Zr的优选含量为0. 10~0. 20%。
[0099] Cr :
[0100] Cr由于具有通过固溶强化使芯材的强度提高、并且使Al - Cr系的金属间化合物 析出而使钎焊加热后的晶粒粗大化的作用,所以也可以含有。Cr含量为0. 05~0. 30%。低 于0. 05%时,得不到上述效果。而当超过0. 30%时,容易形成巨大金属间化合物,使塑性加 工性降低。Cr的优选含量为0. 10~0. 20%。
[0101] V :
[0102] V由于通过固溶强化使芯材的强度提高,并且也使耐腐蚀性提高,所以也可以含 有。V含量为0.05~0.30%。低于0.05%时,得不到上述效果。而当超过0.30%时,容易 形成巨大金属间化合物,使塑性加工性降低。V的优选含量为0. 10~0. 20%。
[0103] 这些Cu、Mg、Ti、Zr、Cr和V可以根据需要在芯材中添加至少1种。
[0104] 第三方案的第一方式的芯材使用如下的铝合金,该铝合金除了含有具有上述第 一、第二方案和第三方案的第二方式的含量的Si、Fe和Mn以外,还含有作为它们中的选择 性的添加元素的Mg :0. 05~0. 50%作为必须元素,剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。 因此,在第三方案的第一方式的芯材中,选择性的添加元素不包括Mg。此外,Mg以外的选择 性的添加元素为与上述第一、第二方案和第三方案的第二方式相同的元素,含量也相同。
[0105] 3.牺牲阳极材料
[0106] 在第一、第二方案和第三方案(第一方式和第二方式)中,牺牲阳极材料使用含有 Zn :0· 50~8. 00%、Si :0· 05~L 50%、Fe :0· 05~2. 00%作为必须元素,剩余部分由Al 和不可避免的杂质构成的铝合金。
[0107] 另外,牺牲阳极材料中,也可以使用除了含有上述必须元素以外,还含有选自Ni : 0· 05 ~2. 00%、Mn :0· 05 ~2. 00%、Mg :0· 05 ~3. 00%、Ti :0· 05 ~0· 30%、Zr :0· 05 ~ 0· 30%、Cr :0· 05~0· 30mass%和V :0· 05~0· 30mass%中的1种或2种以上作为选择性 的添加元素的铝合金。并且,除了上述必须元素和选择性的添加元素以外,也可以含有分别 在0.05%以下、整体为0. 15%的不可避免的杂质。以下,对各成分进行说明。
[0108] Zn :
[0109] Zn能够降低孔蚀电位,通过形成与芯材的电位差,能够利用牺牲防腐蚀效果使耐 腐蚀性提高。Zn的含量为0.50~8. 00%。低于0.50%时,不能充分得到利
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